新船舶发电机和配电系统.pptx

一一、同步电机结构、同步电机结构 结构：结构：铁心和绕组铁心和绕组 接线：接线：Y 形连接形连接 定子结构：定子结构：转子结构转子结构隐极式转子隐极式转子大型机的大型机的转子支架转子支架转子铁心转子铁心硅钢片硅钢片转子轴上的滑环转子轴上的滑环一对极一对极隐极式隐极式两对极凸极式两对极凸极式转子：有转子：有凸极式凸极式和和隐极式隐极式两种。两种。转子绕组是直流绕组。转子绕组是直流绕组。二二、同步发电机的基本数据、同步发电机的基本数据 铭牌数据：铭牌数据：主要铭牌数据有：主要铭牌数据有：额定容量、额定额定容量、额定电压电压、额定频率、额、额定频率、额定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。注意：注意：额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流可能只标出三个。可能只标出三个。工作原理简介：工作原理简介：外部直流电源通过外部直流电源通过滑环向转子滑环向转子提供提供直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖动转子旋转，转子磁极磁场切割三相定动转子旋转，转子磁极磁场切割三相定子绕组，感应三相交流电。子绕组，感应三相交流电。1 1、空载特性、空载特性E0=4.44kfN0 空载特性：空载特性：保持额定转速不变，空保持额定转速不变，空载电势载电势E0与空载励磁电流与空载励磁电流I f的关系曲线。的关系曲线。E00B，IfH；空载特性的实质就空载特性的实质就是磁化曲线是磁化曲线。三、同步发电机的基本特性三、同步发电机的基本特性2 2、电枢反应、电枢反应电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应电枢反应。电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流与电枢电流与空空载电势载电势的关系有：的关系有：同相位同相位、滞后滞后和和超前超前三种。与之三种。与之对应的电枢反应的性质有：对应的电枢反应的性质有：交轴交轴、直轴去磁直轴去磁和和直轴直轴增磁增磁三种。三种。交交轴轴反反应应（同同相相位位）直直轴轴去去磁磁（滞滞后后）直直轴轴去去磁磁（超超前前）一般情况一般情况感性滞后感性滞后的电流的电流3 3、外特性和调节特性、外特性和调节特性 外特性外特性：同步发电机外特性与变压器相似同步发电机外特性与变压器相似同步发电机的电压变化率的大同步发电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带的小、正负与发电机所带的负载负载的大小和的大小和性质性质有关。有关。目的目的：保持电压保持电压恒定恒定 调节特性调节特性调节特性曲线调节特性曲线电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。3-2.船舶电力系统基本概念船舶电力系统基本概念本节主要内容有三个部分本节主要内容有三个部分 1.1.电力系统组成特点：电力系统组成特点：主要掌握组成、作用和特点。主要掌握组成、作用和特点。2.2.电力系统基本参数：电力系统基本参数：三个基本参数三个基本参数 电制、额定电压、额定频率电制、额定电压、额定频率 3.3.船舶电网船舶电网电源：电源：发电机组和蓄电池。发电机组和蓄电池。配电装置：配电装置：分配、保护监测分配、保护监测控制。控制。船舶电力网：船舶电力网：电缆、电线总称。电缆、电线总称。分类：分类：动力、照明、应急、低压和弱电等动力、照明、应急、低压和弱电等5 5种电网。种电网。一、一、系统的组成及特点系统的组成及特点一、组成：一、组成：电源、配电装置、电力网和负载电源、配电装置、电力网和负载 1 1、船舶电力系统的负载：、船舶电力系统的负载：1.1.电力拖动负载：电力拖动负载：包括甲板机械、舱室机械等；包括甲板机械、舱室机械等；2.2.照明负载：照明负载：照明灯具，信号灯（重要设备）；照明灯具，信号灯（重要设备）；3.3.通讯导航设备：通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等无线电、车钟、电罗经、雷达等（重要设备）；（重要设备）；4.4.其他设备：其他设备：生活用电设备。生活用电设备。电力系统的负载和特点电力系统的负载和特点2 2、船舶电力系统的特点：船舶电力系统的特点：1.1.独立系统，相对容量较小，易受影响；独立系统，相对容量较小，易受影响；2.2.输电距离短，输电距离短，U fU f短路破坏大；短路破坏大；3.3.船舶环境恶劣。船舶环境恶劣。二、二、参数参数参数：电流种类；电压；频率。参数：电流种类；电压；频率。交流交流 1.1.电制电制 （优缺点）（优缺点）直流直流 动力：动力：380/440V380/440V；照明：；照明：220/110V220/110V2.2.额定电压额定电压 大容量电站：大容量电站：3.3/6.6kV3.3/6.6kV 50/60Hz 50/60Hz3.3.额定频率额定频率 通信导航设备：通信导航设备：500/1000Hz500/1000Hz主要根据供电电源分类：主要根据供电电源分类：1.1.主电网主电网（包括动力和正常照明网络）；（包括动力和正常照明网络）；2.2.应急电网应急电网（经应急配电板供电的网络，主（经应急配电板供电的网络，主电网正常时是其一部分）；电网正常时是其一部分）；3.3.小应急电网小应急电网（蓄电池对临时应急照明供电（蓄电池对临时应急照明供电网络）；网络）；4.4.弱电电网弱电电网（助航通信、信号报警网络，弱（助航通信、信号报警网络，弱 容量小、电流小、电压不一定小）。容量小、电流小、电压不一定小）。三三-1-1、船舶电网的分类船舶电网的分类三三-2-2、船舶电网的结线方式船舶电网的结线方式 结线方式：结线方式：定义：定义：船舶电源、配电板与船舶电源、配电板与负载之间电缆的联结方式称为船负载之间电缆的联结方式称为船舶电网的结线方式。舶电网的结线方式。一般分类两种：一般分类两种：枝状结线和枝状结线和环状结线。枝状环状结线。枝状结线结线总长度短，总长度短，但可靠性较差，主要用于商船；但可靠性较差，主要用于商船；环状环状结线结线可靠性高、线路损失较可靠性高、线路损失较小，但维护保养复杂、造价高，小，但维护保养复杂、造价高，主要用于客船、军舰。图主要用于客船、军舰。图13-1-113-1-1 a a）为枝状，）为枝状，b b）为环状。）为环状。枝状枝状环状环状 重要负载的供电方式重要负载的供电方式 原因：采用枝状结线的船舶电原因：采用枝状结线的船舶电网相对环状结线可靠性较差，因此网相对环状结线可靠性较差，因此必须对重要负载采取其它措施保证必须对重要负载采取其它措施保证其可靠性。其可靠性。重要负载：直接与船舶航行、货物保存、船舶和人身安重要负载：直接与船舶航行、货物保存、船舶和人身安全有关的电气设备。全有关的电气设备。重要负载措施：重要负载措施：四点。四点。1.1.重要负载重要负载直接直接由主配电板供电；由主配电板供电；2.2.由由两路两路供电，特别供电，特别重要负载采取两条互相独立的馈电线供电（其中一路经应急重要负载采取两条互相独立的馈电线供电（其中一路经应急配电板）；配电板）；3.3.采用采用自动卸载自动卸载装置（过载时卸掉次要、保证重装置（过载时卸掉次要、保证重要负载）；要负载）；4.4.采用采用分段分段汇流排提高供电可靠性。汇流排提高供电可靠性。主电网与应急电网的连接方式主电网与应急电网的连接方式 主电网与应急电网的连接方式：通过联络开关主电网与应急电网的连接方式：通过联络开关（自动开关）相连，正常时为主配电板的一部分；（自动开关）相连，正常时为主配电板的一部分；应急时联络开关断开，成为应急电网。应急时联络开关断开，成为应急电网。三相绝缘系统三相绝缘系统中性点接地的三相四线系统中性点接地的三相四线系统中性点接地的三线系统中性点接地的三线系统照明与动力电网不相照明与动力电网不相互干扰，单相接地不互干扰，单相接地不影响三相对称关系。影响三相对称关系。绝缘性能相对较好，绝缘性能相对较好，安全可靠。多数采安全可靠。多数采 用。用。无照明变压无照明变压器，单相接器，单相接地即短路，地即短路，安全性差。安全性差。节省电缆，但节省电缆，但易触电、短路，易触电、短路，一般船舶不采一般船舶不采用。用。三三-3船舶电网的线制船舶电网的线制3-3.船舶配电板船舶配电板本节主要内容主要是：本节主要内容主要是：1.1.配电板的种类；配电板的种类；2.2.各种配电板的作用、特点。各种配电板的作用、特点。船舶配电板船舶配电板是对电源发出的电能进行是对电源发出的电能进行集中控制集中控制并并监测监测/分配给各用电设备的一种装置分配给各用电设备的一种装置。按用途分为：按用途分为：主配电板、应急配电板、充放电主配电板、应急配电板、充放电板、区配电板板、区配电板/分配电板分配电板和岸电箱。和岸电箱。6种。种。船舶主配电板船舶主配电板负载屏负载屏发电机控制屏发电机控制屏并车屏并车屏1.1.发电机控制屏发电机控制屏作用？作用？组成？组成？控制屏-组成n电流表、电压表、频率表、功率表电流表、电压表、频率表、功率表n调速开关调速开关（有功转移）（有功转移）n互感器互感器n指示灯指示灯n框架式自动空气断路器框架式自动空气断路器（通断和保护作用）（通断和保护作用）2.2.并车屏并车屏3.3.负载屏负载屏 主要功能：对各馈电线路进行控制、监主要功能：对各馈电线路进行控制、监 视和保护。视和保护。包括动力负载屏和照明负载屏。包括动力负载屏和照明负载屏。组成：装置式空气开关、电压表、电流组成：装置式空气开关、电压表、电流 表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧 表以及岸电开关。表以及岸电开关。一、主一、主配电板配电板 组成组成（落地箱柜）（落地箱柜）主配电板由发电机主配电板由发电机控制屏控制屏，并车屏并车屏，负载屏负载屏，母线母线四部分组成。四部分组成。1.1.发电机控制屏发电机控制屏：控制、调节、监视和保护：控制、调节、监视和保护发电机发电机组用。组用。上部：各种测量仪表，中部：主开关、调速开关，下部：自上部：各种测量仪表，中部：主开关、调速开关，下部：自动装置；屏内动装置；屏内逆功率继电器逆功率继电器+仪用互感器。仪用互感器。2.2.并车屏并车屏：发电机进行并车、整步操作用。有同步表、同：发电机进行并车、整步操作用。有同步表、同步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置。步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置。3.3.负载屏负载屏：分配电能并控制、监视、保护。包括：动力、：分配电能并控制、监视、保护。包括：动力、照明屏。有空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、照明屏。有空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、兆欧表兆欧表、岸电开关等。岸电开关等。4.4.母线母线：注意排列顺序和颜色。顺序：上中下、左中右、：注意排列顺序和颜色。顺序：上中下、左中右、前中后；颜色：交流：绿黄紫、中线浅蓝；直流：红蓝、中前中后；颜色：交流：绿黄紫、中线浅蓝；直流：红蓝、中线：绿黄相间。线：绿黄相间。功能：功能：1.1.对蓄电池进行充放电；对蓄电池进行充放电；2.2.控制、监视充控制、监视充电工作；电工作；3.3.分配低压用电设备；分配低压用电设备；4.4.主、应急失电后，主、应急失电后，能自动向小应急供电。能自动向小应急供电。功能：功能：向成组用电设备进行供电，向成组用电设备进行供电，分配电板分配电板16A16A 16A。功能：功能：主要是主要是坞修坞修时通过岸电箱接至船舶主配电时通过岸电箱接至船舶主配电板或应急配电板。板或应急配电板。三、充放三、充放电板电板四、区配四、区配电板、分电板、分配配电板电板五、岸电箱五、岸电箱3-3.船舶应急电源系统船舶应急电源系统本节主要内容有三部分：本节主要内容有三部分：1.1.应急电源系统组成及要求应急电源系统组成及要求2.2.应急发电机组应急发电机组3.3.应急配电板应急配电板4.4.主电网与应急电网的关系主电网与应急电网的关系规定：规定：500总吨及以上货船应设应急电源。总吨及以上货船应设应急电源。种类：种类：船舶应船舶应急电源可采用应急电源可采用应急发电机（大应急发电机（大应急）和蓄电池组急）和蓄电池组（小应急），或（小应急），或者两者都采用。者两者都采用。小应急电源：应连续供电小应急电源：应连续供电30min。应急发电机又称为：大应急电源。应急发电机又称为：大应急电源。要求：要求：一般采用柴油或汽油发电机组。确保在应急状态一般采用柴油或汽油发电机组。确保在应急状态下能迅速投入运行。原动机应有独立性和机动性。下能迅速投入运行。原动机应有独立性和机动性。位置：位置：艇甲板。艇甲板。一、应急电源一、应急电源应急发电机组应急发电机组+蓄电池蓄电池对应急电源的要求n客轮及客轮及500吨以上货轮要配独立的应急吨以上货轮要配独立的应急电源电源n应急发电机应该在应急发电机应该在30S内自动启动内自动启动n客轮（无限航区）应连续供电客轮（无限航区）应连续供电36小时小时n小应急电源小应急电源(蓄电池蓄电池)应该维持应该维持30分钟分钟n应急发电机和应急配电板放在应急发电机和应急配电板放在艇甲板艇甲板（独立的燃油和润滑系统）（独立的燃油和润滑系统）二、应急二、应急配电板配电板 功能：功能：控制、监视应急发电机组控制、监视应急发电机组 组组成成：控控制制屏屏和和负负载载屏屏，没没有有并并车车屏屏和和逆功继电器（逆功继电器（因为单机运行因为单机运行）。）。连接：连接：通过通过联络开关联络开关与主配电板连接。与主配电板连接。正正常常时时，应应急急配配电电板板由由主主配配电电板板供供电电，主主电电网网失失电电后后联联络络开开关关自自动动断断开开，由由应应急急发发电机供电。电机供电。注意：注意：1.1.没有并车屏和逆功继电器；没有并车屏和逆功继电器；2.2.正正常常时时，是是主主电电网网的的一一部部分分；应急时，才单独工作。应急时，才单独工作。主电网与应急电网的关系主电网与应急电网的关系n主电网有电，应急电网有主电网供电，应急发主电网有电，应急电网有主电网供电，应急发电机不启动，联络开关闭合电机不启动，联络开关闭合n主电网失电，应急电网有应急发电机供电，应主电网失电，应急电网有应急发电机供电，应急发电机自动启动，联络开关自动断开急发电机自动启动，联络开关自动断开n主电网恢复供电，应急发电机自动停机，联络主电网恢复供电，应急发电机自动停机，联络开关恢复闭合开关恢复闭合n主电网失电，小应急电网主电网失电，小应急电网(蓄电池蓄电池)自动供电，自动供电，当大应急电网启动起来后，小应急应自动退出。当大应急电网启动起来后，小应急应自动退出。3-3（2）.船舶蓄电池装置船舶蓄电池装置本节主要内容有四部分：本节主要内容有四部分：1.1.酸性蓄电池基本结构和工作原理酸性蓄电池基本结构和工作原理2.2.碱酸性蓄电池基本结构和工作原理碱酸性蓄电池基本结构和工作原理3.3.蓄电池的容量蓄电池的容量4.4.蓄电池的维护保养蓄电池的维护保养 主要掌握酸性和碱性蓄电池的特点、蓄电池的容量和主要掌握酸性和碱性蓄电池的特点、蓄电池的容量和维护保养。维护保养。蓄电池：蓄电池：可反复充电使用的电池，又称为二次电池，可反复充电使用的电池，又称为二次电池，电能电能机械能。机械能。作用：作用：低压直流电源低压直流电源通信、助航、信号等设备；通信、助航、信号等设备；负责小应急照明。负责小应急照明。n蓄电池结构蓄电池结构3-3（2）.船舶蓄电池装置船舶蓄电池装置 结构结构：容器、极板、隔板等组成；：容器、极板、隔板等组成；（正极正极PbOPbO2 2，负极负极P Pb b纯铅）。纯铅）。电解液电解液：比重为：比重为1.2851.285。原理：原理：PbOPbO2 22H2H2 2SOSO4 4PbPbSOPbPbSO4 42H2H2 2O+PbSOO+PbSO4 4 一、一、酸性蓄电池基本结构和工作原理酸性蓄电池基本结构和工作原理二、二、碱性蓄电池基本结构和工作原理碱性蓄电池基本结构和工作原理 特点：特点：体小，机械强度高，电压平稳，寿命长，易携体小，机械强度高，电压平稳，寿命长，易携带。带。多军用。多军用。品种：品种：CdCdNiNi、FeFeNiNi、ZnZnAgAg、CdCdAgAg等，船用：等，船用：镉镉镍，铁镍，铁镍。镍。结构：结构：由容器、极板和活性物质构成（外壳带电）。由容器、极板和活性物质构成（外壳带电）。电解液：电解液：20%20%的氧化钾水溶液或纯氢氧化钠溶液，比的氧化钾水溶液或纯氢氧化钠溶液，比重为重为1.21.21.271.27。注意：注意：电解液只起导电作用，不参与化学反应。电解液只起导电作用，不参与化学反应。化学方程式：化学方程式：（充电前后电解液不变）（充电前后电解液不变）CdCd2Ni(OH)2Ni(OH)3 3 Cd(OH)Cd(OH)2 22Ni(OH)2Ni(OH)2 2；判别充电结果：判别充电结果：只有测量电势：只有测量电势：1.25V1.25V；放完；放完1 11.2V1.2V；充好；充好1.41.41.8V1.8V。了解了解容量单位：容量单位：安时（安时（AhAh）Q=ItQ=It 标准放电时间标准放电时间 酸、碱性不同：酸、碱性不同：1.1.酸性：固定为酸性：固定为1010小时（在小时（在2525C C下）；下）；2.2.碱性：通常为碱性：通常为8 8小时。小时。注意：注意：超过标准放电电流则蓄电池将：超过标准放电电流则蓄电池将：.容量大大减小；容量大大减小；.寿命严重受影响。寿命严重受影响。三、三、蓄电池的容量蓄电池的容量四、蓄电池的充放电四、蓄电池的充放电n1充电种类：充电种类：n1）初充电初充电：新的和长期库存的蓄电池充电：新的和长期库存的蓄电池充电（0.07额定容量充到额定容量充到2.4v再以再以0.04充到充到2.5,3h内保持不变）内保持不变）n2）正常充电正常充电：（：（0.1额定容量额定容量67h，再，再0.05充充3h）n3）均衡充电均衡充电：各个小电池的每月一次充电（先：各个小电池的每月一次充电（先正常充电，静置正常充电，静置1h再以再以0.04的额定容量反复冲的额定容量反复冲到剧烈气泡冒出）到剧烈气泡冒出）n2充电方法：充电方法：n 1）恒流充电恒流充电法（水解，破坏极板）法（水解，破坏极板）n 2）恒压充电恒压充电法（简单，但初期极板弯法（简单，但初期极板弯曲，后期电流小还原不充分）曲，后期电流小还原不充分）n 3）分段恒流充电分段恒流充电法（法（0.1额定容量充额定容量充10h升到升到2.4v，再，再0.05额定充额定充35h，比重到比重到1.285后再充后再充1h）n 4）浮充电法浮充电法：整流充电设备处于经常：整流充电设备处于经常工作，电源、蓄电池、负载保持接通，工作，电源、蓄电池、负载保持接通，一可为负载供电、还可为蓄电池充电。一可为负载供电、还可为蓄电池充电。3过充电过充电n过充电的过充电的6种情况：种情况：过放电、大电流放电超限、过放电、大电流放电超限、未及时充电、抽出极板检查后、电解液有杂质、未及时充电、抽出极板检查后、电解液有杂质、极板硫化充电比重不易上升极板硫化充电比重不易上升n过充电的方法：过充电的方法：正常充电后停正常充电后停1h以正常充以正常充电流一半充电流一半充/停电停电1小时，反复小时，反复34次直到发生强次直到发生强烈气泡和参数不变为止。烈气泡和参数不变为止。充电结束以一半电流充，充电结束以一半电流充，0.5h观察比重和电压，观察比重和电压，反复四次无变化并冒气泡。反复四次无变化并冒气泡。（4）充、放电终了判断n放电终了放电终了电压降到额定电压的电压降到额定电压的90%（酸：酸：1.8或碱：或碱：0.51.0）；或者比重）；或者比重到到1.131.18则放完则放完n充电终了充电终了 电压到达电压到达2.5V,电解液的比电解液的比重重1.28-1.31，剧烈气泡产生；，剧烈气泡产生；碱性蓄碱性蓄电池则电池则1.31.8v切切1h内不变内不变五、五、蓄电池的维护保养蓄电池的维护保养 酸性蓄电池的维护保养：酸性蓄电池的维护保养：维护：维护：十天检查电压、密度和高度十天检查电压、密度和高度不常用的一个月一次补充电不常用的一个月一次补充电3 3月一次表面月一次表面清洁，涂凡士林防氧化清洁，涂凡士林防氧化 注意：注意：表面清洁表面清洁极柱清洁防氧化极柱清洁防氧化盖好注液孔盖好注液孔及时充电及时充电严禁烟火严禁烟火碱性维护保养有碱性维护保养有6 6大内容：大内容：.充电前加水，用充电前加水，用10101515次后查液面高度；次后查液面高度；.50.50100100次后换液，应在放电状态下更换，次后换液，应在放电状态下更换，可用水清洗，及时加液；可用水清洗，及时加液；.在液中加少量氢氧化锂可增容量；在液中加少量氢氧化锂可增容量；.保持透气，防空气进入；保持透气，防空气进入；.防正、负极直接短路；防正、负极直接短路；.10.101212次后过充电，正常充电电流充次后过充电，正常充电电流充6 6小时小时后以一半的正常充电电流再充后以一半的正常充电电流再充6 6小时。小时。碱性蓄电池的维护保养碱性蓄电池的维护保养蓄电池的区别n酸性酸性-放电放电,电解液比重下降电解液比重下降,液面下降补液面下降补充充(纯水纯水)n碱性碱性-放电放电,电解液比重不变电解液比重不变,液面下降液面下降,补补充充K(OH),一年更换一次电解液一年更换一次电解液.3-5.万能式空气断路器万能式空气断路器组成：组成：1.1.触头系统；触头系统；2.2.灭弧装置；灭弧装置；3.3.自由自由脱扣机构；脱扣机构；4.4.操作传动装置；操作传动装置；5.5.保护元件保护元件 组成：组成：主触头、副触头和弧触头主触头、副触头和弧触头 主触头：主触头：承担工作电流；承担工作电流；弧触头：承受机械冲击和电弧；弧触头：承受机械冲击和电弧；副触头：过渡副触头：过渡 通断顺序：通断顺序：通电时通电时：弧触头：弧触头副触头副触头主触头；主触头；断电时断电时：主触头：主触头副触头副触头弧触头。弧触头。一、触头系统一、触头系统二、灭弧装置二、灭弧装置 大多采用大多采用“灭弧栅灭弧栅”进行灭弧。栅片为进行灭弧。栅片为“人字形人字形缺口缺口”，使用时注意防潮。，使用时注意防潮。示意图作用：作用：使触使触头保持闭合头保持闭合或迅速断开。或迅速断开。闭和状态闭和状态 脱扣状态脱扣状态 再扣状态再扣状态分类：分类：手柄式、连杆式、电磁式、电动式手柄式、连杆式、电磁式、电动式原理：原理：.合闸前：合闸前：储能，自由脱扣机构在储能，自由脱扣机构在“再扣再扣”位置；位置；.合闸时：储能弹簧释放能量合闸时：储能弹簧释放能量。目的：目的：合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。三、自由脱扣机构三、自由脱扣机构图图11-5-211-5-2结构：结构：四、操作传动装置四、操作传动装置保护：保护：短路、过载、失压、欠压等短路、过载、失压、欠压等五、保护元件五、保护元件3-3同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行本节主要内容主要是：本节主要内容主要是：并车条件，方法并车条件，方法一 为什么要并车？n1.满足负荷要求（一台不能满足）满足负荷要求（一台不能满足）n2.机动状态下（靠离码头，狭窄水道）机动状态下（靠离码头，狭窄水道）n3.替换发电机（保持电网长期有电）替换发电机（保持电网长期有电）同容量发电机并联运行的一些特点：同容量发电机并联运行的一些特点：（2）当电网的用电负荷保持不变时，若单独增加）当电网的用电负荷保持不变时，若单独增加一台发电机的输入的机械功率，可使该发电机一台发电机的输入的机械功率，可使该发电机输出的有功功率增加；与此同时，将引起另一输出的有功功率增加；与此同时，将引起另一台并联机组输出的有功功率自动减少。此外，台并联机组输出的有功功率自动减少。此外，由于输入的机械功率的增加使转速升高，而另由于输入的机械功率的增加使转速升高，而另一台机组因输出的有功功率的减少也使转速上一台机组因输出的有功功率的减少也使转速上升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独减少一台机组输入的机械功率，则变化与上述减少一台机组输入的机械功率，则变化与上述相反。只有同时向相反方向调节两并联机组输相反。只有同时向相反方向调节两并联机组输入的机械功率时，才能保持电网的频率不变。入的机械功率时，才能保持电网的频率不变。（1）条件：条件：.相序；相序；.电压；电压；.频率；频率；.相位相同。相位相同。并联条件不满足的分析并联条件不满足的分析 相序不同：相序不同：并联时至少两相短路。并联时至少两相短路。电压不等：电压不等：会引起无功环流，此环流可使电压相等会引起无功环流，此环流可使电压相等（通过电枢反应）。（通过电枢反应）。频率不等：频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等。会引起有功环流，此环流可使频率相等。但可能引起过载或逆功率。但可能引起过载或逆功率。相位不等：相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相等。会引起有功环流，此环流可使相位相等。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩调节相等）。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩调节相等）。二二 并车条件并车条件(a)实际接线示意图实际接线示意图 (b)单相等效电路图单相等效电路图 图图13-1 并联运行连接示意图图并联运行连接示意图图 设设U1U2，主开关主开关DW2两端存在电压差两端存在电压差 U。频率和初相位相同频率和初相位相同,电压有效值不相同电压有效值不相同并并车车操操作作时时两两台台发发电电机机组组之之间间的的电电压压差差不不能能超超过过额额定定电电压压的的10。1)频率和初相位相同，电压有效值不相同频率和初相位相同，电压有效值不相同IPH称为平衡电流称为平衡电流:对对G2为感为感性无功，去磁、减电动势；性无功，去磁、减电动势；对对G1为容性无功，增磁、增为容性无功，增磁、增电动势。从而使电动势。从而使U1=U2。两发电机间仍存在电压差两发电机间仍存在电压差 U。合闸后在两机组之间产生环流。合闸后在两机组之间产生环流。频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同并并车车时时要要求求相相位位差差一一般应在般应在 15 之内。之内。2)频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同设设U2相位超前于相位超前于U1的角度为的角度为。U产生产生IPH。对。对G1减少有功减少有功电流、加速，对于电流、加速，对于G2增加有增加有功电流、减速，牵入同步；功电流、减速，牵入同步；同时去磁、减压。同时去磁、减压。电压和相位相同电压和相位相同,频率不相同频率不相同如果如果f2f1，则将超前，则将超前角。角。并车时一般要求将两并车时一般要求将两台发电机的频差控制台发电机的频差控制在在 0.5Hz之内。之内。3)并车时电压和相位相同，但频率不相同并车时电压和相位相同，但频率不相同 U产生产生IPH。产生整步转矩。产生整步转矩自动牵入同步。自动牵入同步。三三 手动并车整步原理与方法手动并车整步原理与方法 准同步并车：准同步并车：在满足并车条件下合闸称为准同步在满足并车条件下合闸称为准同步并车（由自动装置完成准同步并车则称为自动准同步并车（由自动装置完成准同步并车则称为自动准同步并车）。并车）。手动准同步并车方法：手动准同步并车方法：“灯光法灯光法”和和“同步表法同步表法”。灯光法：灯光法：又分又分“灯光明暗法灯光明暗法”和和“灯光旋转法灯光旋转法”。并车操作：并车操作：一般只调节转速满足频差和相位要求，一般只调节转速满足频差和相位要求，电压条件由电压条件由自动调压装置完成。完成。整步过程：整步过程：调整待并机的频率，使其满足频差和调整待并机的频率，使其满足频差和相位条件的操作过程。相位条件的操作过程。一、灯光法一、灯光法 1.1.灯光明暗法：灯光明暗法：特点：特点：3 3个灯个灯同时同时亮、灭；亮灭周期反映频差大亮、灭；亮灭周期反映频差大小，但不小，但不反映频差方向反映频差方向。3 3个灯个灯都是都是同名相灯同名相灯。并车时机并车时机：暗区中心时并车（相序一致）暗区中心时并车（相序一致）1.1.灯光明暗法：灯光明暗法：接线：接线：对应接线对应接线 1.1.灯光明暗法：灯光明暗法：合闸时刻合闸时刻:使灯光向使灯光向“快快”（顺时针）的方向旋转，当调节（顺时针）的方向旋转，当调节到到3 35 5秒旋转一周后，当指示灯秒旋转一周后，当指示灯L L1 1最暗而最暗而L L2 2、L L3 3同样亮时。同样亮时。2)2)灯光旋转法灯光旋转法f f2 2f f1 1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为:L:L1 1L L2 2L L3 3 L L1 1f f2 2f f1 1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为:L:L1 1L L3 3L L2 2 L L1 1合闸时刻：合闸时刻：调节待并机油调节待并机油门，使指针朝门，使指针朝“快快”的方的方向以向以3 35s5s转的速度旋转，转的速度旋转，在在“1111点点”处合闸。处合闸。短时工作制短时工作制(15(15分钟分钟)。同步表同步表：指针位置反映相位差，指针位置反映相位差，指针转速和转向反映待并指针转速和转向反映待并 机与电网的机与电网的频差大小和方向频差大小和方向。同步表外观同步表外观二、同步表法二、同步表法n规范规范：n调速特性：瞬时：10%，稳态：5s内5%n有功分配：20%-100%负载内变化，按比例分配差在大机组有功的15%或小机组25%3-6.并联有功分配和频率调节并联有功分配和频率调节 调速器：频率调速器：频率调节，功率分配调节，功率分配 调速器特性：调速器特性：比例控制器（下降）比例控制器（下降）特性。特性。调节：调节：弹簧预弹簧预紧力增，特性上移；紧力增，特性上移；反之。反之。一、一、调速器及其调速特性调速器及其调速特性调速器二、二、发电机并联运行的有功功率分配发电机并联运行的有功功率分配 有差特性：有差特性：并联时能随电网负荷并联时能随电网负荷变化自动稳定分配有功功率；变化自动稳定分配有功功率；理想的特性：理想的特性：相同的有差特性。相同的有差特性。无差特性：无差特性：不能并联运行不能并联运行无无稳定工作点。稳定工作点。一台有差另一台无差：一台有差另一台无差：所有变化所有变化负荷都由无差承担。负荷都由无差承担。方法：方法：操作调速器控制开关操作调速器控制开关-改变弹簧预紧力改变弹簧预紧力-使特性上下平移。使特性上下平移。转移负载转移负载-同时向反方向。同时向反方向。调速器特性调速器特性 2-2-；1-1-，有功功率平均分配。，有功功率平均分配。三、三、有功功率的转移操作有功功率的转移操作补充补充-自动调频调载原理自动调频调载原理n1定定义义：在在发发电电机机并并联联运运行行时时协协助助原原动动机机调调速速器器对对电电网网电电压压的的频频率率和和有有功功功功率率进进行行调调整的装置。整的装置。n2作作用用：保保证证电电网网电电压压的的频频率率恒恒定定；按按并并联联运运行行机机组组的的容容量量比比例例进进行行负负荷荷分分配配；接接到到解解列列指指令令、自自动动转转移移负负荷荷（不不能能根根据据电电网网负负荷的大小自动调整发电机的荷的大小自动调整发电机的台数台数）。）。n3特特点点：只只能能在在发发电电机机并并联联运运行行时时投投入入工工作。作。返回3-7.同步发电机电压的自动调节同步发电机电压的自动调节本节主要内容有两个部分本节主要内容有两个部分 1.1.自动调压装置的功能：自动调压装置的功能：主要掌握功能、主要掌握功能、规范规范具体要求。具体要求。2.2.自动调压装置的分类：自动调压装置的分类：两种分类方法两种分类方法 主要掌握各类的特点主要掌握各类的特点 影响电压因素：影响电压因素：电枢反应、内阻压降。电枢反应、内阻压降。需恒压。需恒压。一、作用一、作用：1 1转速达到额定转速，建立电压转速达到额定转速，建立电压 2 2电压波动时（负载大小、性质）稳定电压。电压波动时（负载大小、性质）稳定电压。二、规范调整要求：二、规范调整要求：.静态电压：主发电机静态电压：主发电机2.5%2.5%；应急发电机；应急发电机3.5%3.5%。.动态电压：突加动态电压：突加/减减60%60%额定电流及功率因数不超过额定电流及功率因数不超过0.40.4（滞后）对称负载时，动态电压变化率应（滞后）对称负载时，动态电压变化率应15%15%，恢，恢复时间复时间1.51.5秒秒。强行励磁：电压突然降低时，使励磁电流升至最大。强行励磁：电压突然降低时，使励磁电流升至最大。目的：目的：.保证系统运行；保证系统运行；.选择性保护装置准确动作。选择性保护装置准确动作。合理分配无功：保证并联运行发电机能最大限度地发合理分配无功：保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效（不会一台过载，另一台仍有很大的余量）。挥其功效（不会一台过载，另一台仍有很大的余量）。一、一、自动调压装置的作用要求自动调压装置的作用要求 分类方法分类方法：通常通常2 2种：种：.按直流励磁电流获取方式分；按直流励磁电流获取方式分；.按自动调压作用原理分按自动调压作用原理分 按励磁电流分：按励磁电流分：1.1.直流励磁机他励；直流励磁机他励；2.2.交流励磁机他励交流励磁机他励（无刷同步发电机）（无刷同步发电机）3.3.静止自励（不是旋转的，大功率半导体静止自励（不是旋转的，大功率半导体整流元件，有刷同步发电机）整流元件，有刷同步发电机）按调压原理分：按调压原理分：1.1.按电压偏差调节：静态精度高、动态特性差；（如晶闸管自按电压偏差调节：静态精度高、动态特性差；（如晶闸管自励恒压）励恒压）2.2.按负载扰动调节：动态性能好，静态精度较差、精度低；按负载扰动调节：动态性能好，静态精度较差、精度低；分为按负载电流大小（复励补偿）、按负载性质（相位补偿）分为按负载电流大小（复励补偿）、按负载性质（相位补偿）大小、相位综合（相位复励大小、相位综合（相位复励相复励）（不可控相复励）相复励）（不可控相复励）3.3.复合调节（按负载扰动为基础，同时采用复合调节（按负载扰动为基础，同时采用AVRAVR按电压偏差）：按电压偏差）：动静态性能都较好，结合两者优点。（可控相复励）动静态性能都较好，结合两者优点。（可控相复励）类型类型;晶闸管、可控、不可控、无刷同步发电机晶闸管、可控、不可控、无刷同步发电机二、二、自动调压装置的分类自动调压装置的分类3-7.不可控相复励恒压原理不可控相复励恒压原理本节主要内容有五个部分本节主要内容有五个部分 1.1.相复励自励恒压装置；相复励自励恒压装置；2.2.电流叠加相复励自励恒压装置；电流叠加相复励自励恒压装置；3.3.电磁叠加相复励自励恒压装置；电磁叠加相复励自励恒压装置；4.4.交流侧电势叠加相复励自励恒压装置；交流侧电势叠加相复励自励恒压装置；5.5.相复励装置的起压和参数调整。相复励装置的起压和参数调整。主要掌握相复励自励恒压装置的原理和各种相主要掌握相复励自励恒压装置的原理和各种相复励各自的特点。复励各自的特点。相复励：相复励：既反映既反映电流电流的大小，也能反映电流相位的（同的大小，也能反映电流相位的（同步发电机）励磁电路称为相位复励线路，简称相复励线路。步发电机）励磁电路称为相位复励线路，简称相复励线路。发电机输出电压变化原因：发电机输出电压变化原因：1.输出电流大小变化（电枢输出电流大小变化（电枢反应程度变化）；反应程度变化）；2.输出电流相位变化（电枢反应性质、或输出电流相位变化（电枢反应性质、或分量变化）分量变化）。恒压的方法：恒压的方法：励磁电流根据输出电流的大小和相位的变励磁电流根据输出电流的大小和相位的变化进行相应的调整、控制。化进行相应的调整、控制。特点：特点：.动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作；动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作；.静态精度较差（由于同步发电机的调节特性非线性，相复静态精度较差（由于同步发电机的调节特性非线性，相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。相复励尤其相复励尤